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血吸虫是否具有操纵宿主的艺术?

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血吸虫会操纵蜗牛吗?最近的一项研究观察了受感染的蜗牛的光致行为的改变,以及这可能是血吸虫自身故意采取的策略。

寄生虫操纵宿主行为并不是什么新鲜事。有很多例子表明,寄生虫和寄生虫使它们可怜的寄主做了最不寻常的事情:蚱蜢故意跳进水里淹死自己,老鼠朝着猫尿的气味跑去,蟑螂走进捕食者黄蜂的巢穴等等。这种熟练的“精神控制”水平甚至会让我们最有天赋的充满钦佩和恐惧的魔术师。

从公共和兽医健康的角度来看,当宿主操纵导致疾病传播的增加时,它是一个特别有趣的概念。蚊子和疟原虫也提出了这一点,蚊子中的疟疾感染导致叮咬率增加,随后疟原虫的感染传播。

血吸虫会操纵蜗牛吗?

血吸虫是非常显著的寄生虫(这点存疑),具有复杂的双寄主生命周期:中间水生寄主蜗牛和(通常)陆地最终寄主,在淡水中传播。

血吸虫要想获得成功,需要满足水环境、特定蜗牛种类的存在以及目标明确宿主的水接触行为频率等条件。但据估计,仅对人类感染物种而言,就有超过2亿人藏有血吸虫。作为一个有点熟悉蜗牛调查的人,我可以告诉你,你可以花几个小时收集数以百计的蜗牛,以便发现只有两三个感染了血吸虫。但不知怎么的,附近地区有大量的感染者。假设血吸虫已经进化出各种各样的技巧来增加找到下一个宿主的可能性并不牵强。

趋光性/向性行为

Maeda等人进行的一项研究观察了未感染和感染曼氏血吸虫寄生虫时的一种中间蜗牛宿主,即无毛生物体,光寻求和“光沐浴”行为(趋光性/向光性)。尾蚴是从蜗牛中出现并感染人类的血吸虫幼虫阶段,由光引发从蜗牛中出现。据认为,这一进化过程与其目标宿主(本例中为人类)的日间活动同步。

这项研究表明,感染曼氏链球菌的生物指头蜗牛比未感染曼氏链球菌的生物指头蜗牛在光照下呆的时间更长。作者通过比较两组蜗牛,一组感染,另一组未感染,建立了这个模型。他们把每只蜗牛放在单独的锥形猎鹰管里,并用摄像机监视蜗牛的行为。他们用上面的荧光灯进行测试,在灯管底部有或没有铝箔,然后荧光灯从下面照射。他们量化了每一组蜗牛在光线充足的地方呆的时间。他们的结果表明,与对照组(未感染)相比,感染的蜗牛在光照下呆的时间更长,而不管光源是来自下方还是上方。

作者假设,感染蜗牛的这种“增强的向光性”是由血吸虫本身引起的,可能是血吸虫用来增加蜗牛尾蚴释放量,从而增加特定蜗牛传播事件的数量的一种策略。作者注意到,在另一个血吸虫系统、钉螺和日本血吸虫寄生虫中没有观察到这种现象。所以,这可能是物种(蜗牛和血吸虫)特有的。他们还指出,行为操纵的机制尚不清楚,但引用了其他无脊椎动物寄生虫系统的类似机制。

反掠夺行为

此前一篇被窃听的博客报道了一项研究,研究了淡水虾和蜗牛(生物指骨类和球尾类)在有/无血吸虫感染(曼氏血吸虫和血吸虫各一种)的情况下,捕食(虾)和反捕食(蜗牛)行为的相互作用。研究报告说,受感染的蜗牛被捕食的比率高于未受感染的蜗牛,受感染的蜗牛表现出减少的运动和反捕食者的行为(离开水/躲在基质下)。作者认为,蜗牛行为的改变是由血吸虫感染引起的。讨论时有两种解释:

要么这种行为改变只是被感染的“副作用”,要么这是血吸虫的“战略”策略。受感染的蜗牛抗捕食者行为的减少意味着它在开阔水域呆的时间更长,在那里新出现的血吸虫尾蚴可以分散并定位它们的目标宿主,尽管这是以增加捕食风险为代价的。

值得注意的是,这两项研究(以及大多数,如果不是所有的话,血吸虫蜗牛行为的研究)都是使用实验室的蜗牛菌株进行的。“天然”蜗牛可能在“野外”表现出不同的行为。

从观察到证据,如何证明适应性行为操纵

正如上述研究的作者所指出的,确定行为操纵的机制至关重要。正如Herbeson、Lagrue和Poulin在这篇综述中所解释的,为了明确地证明改变的行为是由寄生虫直接驱动的(而不是由于被感染的副作用,例如,宿主感觉不舒服,所以行为不同),并且寄生虫表现出适应性行为操纵,机制需要是在分子水平上确定。故事的开始是从这些重要的观察研究开始的。进一步的研究应旨在确定寄生虫(操纵因素)的致病因素,从而导致宿主生理和行为的变化。这将把拼图的所有部分结合在一起,让我们对适应性行为操纵和行为本身有重要的了解!

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